煙氣汙染物濃度的自適應差分吸收光譜測量方法及裝置的製作方法

2023-07-14 19:03:46

專利名稱：：煙氣汙染物濃度的自適應差分吸收光譜測量方法及裝置的製作方法
技術領域：
：本發明涉及環境保護領域，具體的說是一種燃燒汙染物(S02、N0x)排放濃度的自適應濾波差分吸收光譜在線測量方法及裝置。
背景技術：
：我國是世界上唯一以煤為主的能源大國。據統計，我國大氣中60%以上的氮氧化物(NOx)、80%以上的S02來源於各種燃煤鍋爐、化工廠、冶金廠和水泥窯爐等固定汙染源的煙氣排放。因此，實現汙染源煙氣排放濃度在線自動監測，對燃燒大氣汙染防治具有重要意義。目前，固定汙染源中氣態汙染物(S02、N0x)濃度主要採用直接採樣或稀釋採樣結合傳統實驗室分析的方法進行測量。大量生產實踐表明由採樣探頭、預處理系統和分析儀器組成的系統易於堵塞，系統響應時間較長，屬於點式測量方法，導致測量結果往往不具有代表性，難於反映汙染物的空間分布特性。此外，樣品在採集和稀釋等預處理過程中，容易導致待測組分發生變化，產生較大的測量誤差。20世紀80年代發展起來的差分吸收光譜(DOAS)技術由於其原理和結構簡單、響應速度快、精度高、多組分同時測量、無需採樣可實現在線監測等優點而被廣泛應用於大氣環境監測。在大氣環境下，差分吸收光譜技術將環境中顆粒物的光散射、吸收引起的光譜能量損失歸結於隨波長緩慢變化部分而通過多項式擬合低通濾波去除，因此可以得到較高的汙染物濃度反演精度。但對於固定汙染源煙氣排放而言，由於煙塵顆粒物濃度較高且變化大、顆粒粒徑分布複雜以及顆粒的光學特性與燃燒狀況密切相關，煙塵的光散射和吸收導致S02和N0x吸收光譜的精細結構發生變化，此時依然採用傳統的多項式擬合低通濾波方法，將無法獲得複雜變化的趨勢項，進而無法獲得待測汙染物的真實差分吸收度，影響測量結果的靈敏度和準確度，因此限制了差分吸收光譜法在固定汙染源汙染物排放濃度監測上的應用。
發明內容為解決煙氣採樣測量方法存在的易於堵塞、響應時間長、點式測量不具有代表性等問題以及煙氣中高粉塵濃度對傳統差分吸收光譜煙氣汙染物濃度測量的影響，本發明提供一種煙氣汙染物排放濃度的自適應差分吸收光譜在線測量方法及裝置。煙氣汙染物(S02，N0x)排放濃度的自適應差分吸收光譜在線測量方法包括如下步驟1、煙氣在煙道空間通過，與煙氣流動方向相垂直射入一平行光束(由脈衝氙燈或氖燈光源發光經過準直獲得)，入射光光譜強度為1。(入)，其中A為入射光的波長。2、用光纖光譜儀獲得通過受光照射的光程長度為L的煙氣測量區的吸收光譜強度信號I(A)，並計算吸收光譜強度I(A)與入射光譜強度I。(A)之比的對數值ln/0(義)，即4吸收度"力=1"/0w復3、對吸收度D(A)進行基於經驗模態分解EMD的自適應濾波降噪處理，獲得差分吸收光度D'(入)，具體算法如下1)對噪聲汙染的吸收度D(A)進行經驗模態分解EMD，得到k個本徵模態函數MF分量Di(A)和趨勢項r(A)，其中i=l，2，....k;2)計算吸收度D(A)各分解尺度下本徵模態函數IMF分量Di(A)噪聲的均方值o，根據粗大誤差檢驗的30準則，設定各尺度本徵模態函數IMF分量的閾值tu=3ou，其中i=1，2，....k，o計算過程如下ou=MADu/0.6745(1)其中，MADu為第i個本徵模態函數MF分量Di(A)的絕對中值偏差，定義為MADU=Median(|Di(A)-Median(Di(A))|)(2)Median表示取中值。3)對吸收度D(A)各尺度下的本徵模態函數IMF分量Di(A)進行閾值判別AW:0(3)式中i=1，2....k，D,.(義)為降噪後的本徵模態函數IMF分量。4)由降噪後的本徵模態函數IMF分量A(A)(i=1，2....k)重構去噪和剔除趨勢項後的差分吸收度D'(入)加—ii3,.W(4)4、對待測的n種汙染物氣體(S02，N0x)，建立關於n種汙染物濃度Q、C2......Cn的方程組力(^-h.o";w)+c，"w+…+c'"w]式中，A工為選取的第l個離散波長，l=1，2，...，m，m為選取的離散波長點個數，通常m小於100，D'(A》為第l個離散波長上的差分吸收度，n為汙染物氣體種類數，n取1，2或3，選取的波長點個數m要大於汙染物氣體種類數n，o'n(A)為待測的第n種氣體的差分吸收截面，採用線性最小二乘算法對式(5)進行求解，獲得待測氣體汙染物的濃度。所述的差分吸收截面o'n(A)取得方法為首先，試驗室內在光程長度為L。的測量室內充滿標準濃度為C的待測第n種氣體，由光源參考光譜I。(A)和透過吸收室的吸收光譜I(A)，根據朗泊比爾定理I(A)=I。(A)e鄧(-CL。on(A))獲得待測汙染物氣體(S02、N0x)的吸收截面on(A)，n=1，2，3，之後對吸收截面on(A)的進行如下處理1)對含有噪聲的吸收截面on(A)進行經驗模態分解EMD，得到p個本徵模態函數MF分量onq(A)和趨勢項R(A)，其中q=l，2，....，p;2)計算各分解尺度下本徵模態函數IMF分量噪聲的均方值o2nq，根據粗大誤差檢準則，設定各尺度分量IMF的閾值tnq=3o2nq，o2nq計算過程如下02nq=MADnq/0.6745(6)其中，MADnq為第q個本徵模態函數MF分量的絕對中值偏差，定義為MADnq=Median(I。nq(入)-Median(。nq(入))|)(7)Median表示取中值。3)對吸收截面。n(A)各尺度下的本徵模態函數IMF分量。nq(A)進行閾值判別1，2....p，f7^W為降噪後的本徵模態函數IMF分j驗的3W(8)式中q4)由降噪後的本徵模態函數IMF分j勢項後的差分截面1，2.P)重構去噪和剔除趨—，(9)煙氣汙染物排放濃度的自適應差分吸收光譜在線測量裝置包括光源、光纖耦合器、光纖光譜儀及計算機，光纖耦合器通過光纖與光纖光譜儀連接，光纖光譜儀與計算機連接，在光源的出射光光路上依次設有準直透鏡及第一分束鏡，在經第一分束鏡反射形成的參考光光路上依次設有參考光透鏡和第二分束鏡並由第二分束鏡將參考光反射至光纖耦合器，在經過第一分束鏡的透射光光路上設有第一反射鏡，在經過第一反射鏡反射的反射光光路上設有第二反射鏡，在經第二反射鏡反射形成的煙氣測量入射光光路上依次設有第一會聚透鏡、第一石英玻璃窗、第二石英玻璃窗及角反射鏡，在第一石英玻璃窗與第二石英玻璃窗之間為通有待測煙氣的煙道，所述的第二石英玻璃窗、第一石英玻璃窗、第一會聚透鏡及第二反射鏡位於由角反射鏡反射形成的煙氣測量吸收光譜的回程光光路上，經過第一會聚透鏡的少部分煙氣測量吸收光譜回程光依次經過第二反射鏡、第一反射鏡及第一分束鏡反射形成對中光，在所述的對中光光路上依次設有分劃板和目鏡，在經過第一會聚透鏡的其餘煙氣測量吸收光譜的回程光光路上設有第二會聚透鏡，經第二會聚透鏡的其餘煙氣測量吸收光譜回程光透射經過第二分束鏡並聚焦於光纖耦合器上，所述裝置還包括光擋板，光擋板被連接在一旋轉控制裝置上，旋轉控制裝置使光擋板形成第一停留位置和第二停留位置，所述的第一停留位置位於參考光光路上，所述的第二停留位置位於經過第二會聚透鏡的其餘煙氣測量吸收光譜回程光光路上。所述的光源(氙燈或氖燈)、準直透鏡、第一分束鏡、第二分束鏡、參考光透鏡、第一反射鏡、第二反射鏡、第一會聚透鏡、第二會聚透鏡、光擋板、光纖耦合器、十字分劃板、瞄準目鏡、第一石英玻璃窗固定在帶吹氣式窗口防汙裝置的發射接收端的殼體內。所述的角反射鏡和第二石英玻璃窗固定在帶吹氣式窗口防汙裝置的反射端的殼體內。所述的計算機內包括自適應濾波差分吸收光譜數據處理模塊、數據傳輸及光擋板旋轉控制模塊。與現有技術相比，本發明具有如下優點(1)本發明測量方法可實現煙氣中多種汙染物(S02、N0x)排放濃度同時在線測量，其優點在於利用經驗模態分解(EMD)結合30準則自適應地確定吸收度的分解尺度和閾值，能夠充分地保留差分吸收度本身的非平穩特徵，進而有效地解決了高粉塵濃度產生的背景光譜幹擾問題。(2)測量裝置發射接收一體化設計，通過目鏡瞄準與反射端易於對中調整，光路結構簡單，無可動元件，可靠性高，可廣泛地應用於火力發電廠、工業窯爐、水泥工業等固定汙染源監測上。圖1為本發明測量原理示意圖，其中l-光源2-準直透鏡3-通有待測煙氣的煙道4-會聚透鏡5-光譜信號採集及處理裝置；圖2為本發明測量方法流程圖；圖3為本發明測量方法中氣體吸收截面處理的流程圖；圖4為本發明測量裝置示意圖，其中l-光源2-準直透鏡3a-第一分束鏡3b-第二分束鏡4-參考光透鏡5a-第一反射鏡5b-第二反射鏡6a-第一石英玻璃窗鏡6b_第二石英玻璃窗鏡7-角反射鏡8a-第一會聚透鏡8b-第二會聚透鏡9-光擋板10-十字分劃板11-瞄準目鏡12-光纖耦合器13-光纖14-光纖光譜儀15-計算機16-帶吹氣式窗口防汙裝置的發射接收端A的殼體17-帶吹氣式窗口防汙裝置的反射端C的殼體B-煙道具體實施例方式本發明利用經驗模態分解EMD對固定汙染源氣態汙染物吸收光譜作相關處理，由此剔除煙塵散射和吸收所產生的光譜幹擾以及濾掉緩變的趨勢項，進而得到準確的氣態汙染物(S02、N0x)排放濃度值。該測量方法具體實施步驟為如圖1所示，煙氣在煙道3空間通過，與煙氣流動方向相垂直射入一平行光束(由脈衝氙燈或氖燈光源1發光經過準直透鏡2獲得)，入射光譜強度為I。(A)，經過煙道後由於汙染物吸收，光譜強度變為I(A)，由透鏡4會聚後，被光譜裝置5進行採集並處理。1、用光纖光譜儀獲得通過受光照射的光程長度為L的煙氣測量區的吸收光譜強度信號I(A)，並計算吸收光譜強度與入射光譜強度之比的對數值D(A)，即吸收度2、對吸收度D(A)進行基於經驗模態分解EMD的自適應濾波和降噪處理，則獲得差分吸收光度D'(A)，具體算法如下1)對噪聲汙染的吸收度D(A)進行經驗模態分解EMD，得到k個本徵模態函數MF分量Di(A)和趨勢項r(A)，i=l，2，....k。本徵模態函數IMF必須滿足以下2個條件(a)整個數據段內，極值點的個數和零點的個數必須相等或至多差1;(b)在任何時間點上，由局部極大值點形成的包絡線和由局部極小值點形成的包絡線的平均值為零。分解的具體過程先根據吸收度D(A)的極大值點和極小值點，通過3次樣條擬合，獲得吸收度D(A)的上包絡曲線Vl(t)和下包絡曲線v2(t)，並求出其上包絡及下包絡的平均值曲線Meani(入)時，記+v，(10)然後計算D(入)與MeanJ入)之差，記為hj入)D(入)-MeanJ入)=、(入)(11)將hjA)視為新的D(A)重複以上操作，直到hjA)滿足本徵模態函數頂F條件DJA)K入)(12)D工(A)視為一個本徵模態函數IMF分量，作D(入)-DJ入)=r("(13)將r(A)視為新的D(A)，重複以上過程，依次得到第2個本徵模態函數IMF分量D2(A)，第3個本徵模態函數IMF分量D"A)...，直到r(A)成為單調函數。於是將吸收度D(入)分解k個本徵模態函數IMF分量(A)，D2(A)，，Di(A)，Dk(A)和1個剩餘趨勢項分量r(A)￡)(義)=JiJ,(義)+,W(14)2)計算吸收度D(A)各分解尺度下本徵模態函數IMF分量Di(A)噪聲的均方值0，根據粗大誤差檢驗的30準則，設定各尺度分量IMF的閾值^=30，其中i=1，2，....k，ou計算過程如下o=廳u/0.6745(1)其中，MADU為第i個本徵模態函數MF分量的絕對中值偏差，定義為MAD=Median(|D丄(A)-Median(D丄(A))|)(2)Median表示取中值。3)對吸收度D(A)各尺度下的本徵模態函數IMF分量Di(A)進行閾值判別柳|AW|"UolA(A;i^,式中i=1，2....k，A(義)為降噪後的本徵模態函數IMF分量。4)由降噪後的本徵模態函數IMF分量力,.W重構去噪和剔除趨勢項後的差分吸收("，z)'(》i:如)(4)Z)f(義):(3)度D'formulaseeoriginaldocumentpage83、對待測的n種汙染物氣體，建立關於n種汙染物濃度Q、C2......Cn的方程組風^hff;wj+c,o";("+…+c,o;wj]式中，、為選取的第1個離散波長，1=1，2...m，D'(A》為第l個離散波長上的差分吸收度，m為選取的離散波長點個數，通常m小於100，n為汙染物氣體種類數，n取1或2或3，選取的波長點個數m要大於汙染物氣體種類數n，o'n(A)為差分吸收截面，採用線性最小二乘算法對式(5)進行求解，獲得待測氣體汙染物的濃度。所述的差分吸收截面o'n(A)取得方法為首先，試驗室內在光程長度為L。的測量室內充滿標準濃度為C的待測第n種氣體，由光源參考光譜I。(A)和透過吸收室的吸收光譜I(A)，根據朗泊比爾定理I(A)=I。(A)e鄧(-CL。on(A))獲得待測汙染物氣體(S02、N0x)的吸收截面on(A)，n=1，2，3，對吸收截面on(A)的處理過程如下1)對含有噪聲吸收截面on(A)進行經驗模態分解EMD，得到p個本徵模態函數頂F分量onq(A)和趨勢項R(A)，其中q二1，2，....p。分解的具體過程先根據吸收度on(A)的極大值點和極小值點，通過3次樣條擬合，獲得信號的上包絡曲線v"t)和下包絡曲線v4(t)，並求出其上包絡及下包絡的平均值曲線Mean2(入)件時，記22(15)然後考察。n(入)與MeanJ入)之差記為112(^)，即on(入)-Mean2(A)=h2(入)(16)將&(A)視為新的on(A)重複以上操作，直到hjA)滿足本徵模態函數頂F條(17):，作0nl(入)=h2(入)onl(A)視為一個本徵模態函數IMF分』。n(A)-。m(入)=R(入)(18)將R(A)視為新的on(A)，重複以上過程，依次得到第2個本徵模態函數IMF分量。^(A)，第3個本徵模態函數IMF分量0^(A)，直到R(A)成為單調函數。於是將吸收度on(A)分解p個本徵模態函數IMF分量onl(A)，on2(A)，...onp(A)和l個剩餘分量R(入)W+辨義)(19)9=12)計算吸收截面。n(A)各分解尺度下本徵模態函數IMF分量噪聲的均方值o根據粗大誤差檢驗的3o準則，設定各尺度分量IMF的閾值tM=3o2M，o2M計算過2nq程如下2nqMADnq/0.6745(6)其中，MADnq為第q個本徵模態函數MF分量的絕對中值偏差，定義為MADnq=Median(I。nq(入)-Median(。nq(入))|)(7)Median表示取中值。3)對吸收截面。n(A)各尺度下的本徵模態函數IMF分量。np(A)進行閾值判別w|w|>、<T"(A)=叫0度式中q=1，2...p，o^4)由降噪後的本徵模態函數IMF分,(8)W為降噪後的本徵模態函數IMF分jrcr,w重構去噪和剔除趨勢項後的差分吸收0%W=io"(A)(9)9=1，本發明測量方法具體的實施流程見圖2，氣體吸收截面的數據處理方法見圖3。參照圖4所示，用於煙氣汙染物排放濃度的自適應差分吸收光譜在線測量裝置包括光源1、光纖耦合器12、光纖光譜儀14及計算機15，光纖耦合器12通過光纖13與光纖光譜儀14連接，光纖光譜儀14與計算機15連接，在光源1的出射光光路上依次設有準直透鏡2及第一分束鏡3a，在經第一分束鏡3a反射形成的參考光光路上依次設有參考光透鏡4和第二分束鏡3b並由第二分束鏡3b將參考光反射至光纖耦合器12，完成入射光的參考光譜強度I。(入)檢測。在經過第一分束鏡3a的透射光光路上設有第一反射鏡5a，在經過第一反射鏡5a反射的反射光光路上設有第二反射鏡5b，在經第二反射鏡5b反射形成的煙氣測量入射光光路上依次設有第一會聚透鏡8a、第一石英玻璃窗6a、第二石英玻璃窗6b及角反射鏡7，在第一石英玻璃窗6a與第二石英玻璃窗6b之間設有通有待測煙氣的煙道B，所述的第二石英玻璃窗6b、第一石英玻璃窗6a、第一會聚透鏡8a及第二反射鏡5b位於由角反射鏡7反射形成的煙氣測量吸收光譜的回程光光路上，經過第一會聚透鏡8a的少部分煙氣測量吸收光譜回程光依次經過第二反射鏡5b、第一反射鏡5a及第一分束鏡3a反射形成對中光，在所述的對中光光路上依次設有分劃板10和目鏡11，在經過第一會聚透鏡8a的其餘煙氣測量吸收光譜的回程光光路上設有第二會聚透鏡8b，經第二會聚透鏡8b的其餘煙氣測量吸收光譜回程光透射經過第二分束鏡3b並聚焦於光纖耦合器12上，完成吸收光譜強度I(入)檢測。所述裝置還包括光擋板9，光擋板9被連接在一旋轉控制裝置上，旋轉控制裝置按照計算機15內設定的時序使光擋板9形成第一停留位置和第二停留位置，所述的第一停留位置位於參考光光路上，所述的第二停留位置位於經過第二會聚透鏡8b的其餘煙氣測量吸收光譜回程光光路上，可交替地遮擋參考光/吸收光，因此光纖耦合器12可交替接收吸收光譜I(A)和參考光譜I。(A)，獲取了吸收光譜I(A)和參考光譜I。(A)，即可由計算機15內的自適應濾波差分吸收光譜數據處理模塊計算得到氣體汙染物的濃度值。所述的光源(氙燈或氖燈)1、準直透鏡2、第一分束鏡3a、第二分束鏡3b、參考光透鏡4、第一反射鏡5a、第二反射鏡5b、第一會聚透鏡8a、第二會聚透鏡8b、光擋板9、光纖耦合器12、十字分劃板10、瞄準目鏡11、第一石英玻璃窗6a固定在帶吹氣式窗口防汙裝置發射接收端A的殼體16內。所述的角反射鏡7和第二石英玻璃窗6b固定在帶吹氣式窗口防汙裝置的反射端C的殼體17內。本發明的工作原理及工作過程儀器的工作過程是光源1發出的光由準直透鏡2準直為平行光，經第一分束鏡3a分束後形成兩路，一路經由參考光透鏡4和第二分束鏡3b匯聚於光纖耦合器12，實現入射參考光譜強度1。(A)傳感；另一路經第一反射鏡5a和第二分束鏡5b實現光軸平移後，從煙道B—側通過待測煙氣射向其對側的反射端C，從反射端內部的反射鏡7反射回程光中的一小部分經過第二反射鏡5b，第一反射鏡5a和第一分束鏡3a三次反射後射向分劃板10和目鏡11，用於實現發射端A和反射端C內的光路對中調整，而其餘大部分回程光由第一會聚透鏡8a和第二會聚透鏡8b會聚在光纖耦合器12，實現吸收光譜強度I(A)傳感。按照計算機15內設定的時序控制光擋板9，可交替地遮擋入射參考光/吸收光，因此光纖耦合10器可交替接收吸收光I(A)和入射參考光I。(A)。吸收光/入射參考光由光纖13導光進入光譜儀14分光，再由光譜儀內部的CCD探測器及採集系統完成光譜數據採集及預處理，最後傳輸到計算機15內完成氣體汙染物濃度反演計算。帶吹氣式窗口防汙裝置的外殼16和17，由氣泵不間斷地向光譜收發一體化裝置和反射端供氣，以防止第一石英玻璃窗6a和第二石英玻璃窗6b粉塵汙染。權利要求一種煙氣汙染物濃度的自適應差分吸收光譜測量方法，其特徵在於步驟1向有煙氣流動的煙道內直射由脈衝氙燈或氘燈光源發光經過準直透鏡產生的平行光束且平行光束的直射方向與煙氣流動方向相垂直，入射平行光束的光譜強度為I0(λ)，經過光程長度為L的煙道後的光譜強度為I(λ)，步驟2計算吸收光譜強度與入射光譜強度之比的對數值即吸收度D=1n(I0I),步驟3對吸收度D(λ)進行基於經驗模態分解EMD的自適應濾波和降噪處理，獲得差分吸收光度D′(λ)，具體算法如下1)對噪聲汙染的吸收度D(λ)進行經驗模態分解EMD，得到k個本徵模態函數IMF分量Di(λ)和趨勢項r(λ)；2)計算吸收度D(λ)各分解尺度下本徵模態函數IMF分量Di(λ)噪聲的均方值σ1i，根據粗大誤差檢驗的3σ準則，設定各尺度分量IMF的閾值t1i＝3σ1i，其中i＝1，2，....k，σ1i計算過程如下σ1i＝MAD1i/0.6745(1)其中，MAD1i為第i個本徵模態函數IMF分量的絕對中值偏差，定義為MAD1i＝Median(|Di(λ)-Median(Di(λ))|)(2)Median表示取中值，3)對吸收度D(λ)各尺度下的本徵模態函數IMF分量Di(λ)進行閾值判別D^i=Di|Di|>t1i0|Di|t1i---(3)式中i＝1，2....k，為降噪後的本徵模態函數IMF分量，4)由降噪後的本徵模態函數IMF分量重構去噪和剔除趨勢項後的差分吸收度D′(λ)，D=i=1kD^i---(4)步驟4對待測的n種汙染物氣體，建立關於n種汙染物濃度C1、C2......Cn的方程組D(1)/L=[C11(1)+C22(1)+...+CnCn(1)]...D(1)/L=[C11(1)+C22(1)+...+Cnn(1)]...D(m)/L=[C11(m)+C22(m)+...+Cnn(m)]---(5)式中，λl為選取的第l個離散波長，l＝1，2...m，D′(λl)為第l個離散波長上的差分吸收度，m為選取的離散波長點個數，n為汙染物氣體種類數，n＝1，2，3，選取的波長點個數m要大於汙染物氣體種類數n，σ′n(λ)為差分吸收截面，採用線性最小二乘算法對式(5)進行求解，獲得待測氣體汙染物的濃度，所述的差分吸收截面σ′n(λ)取得方法為首先，試驗室內在光程長度為L0的測量室內充滿標準濃度為C的待測第n種氣體，由光源發射光譜I0(λ)和透過吸收室內吸收光譜I(λ)根據朗泊比爾定理I(λ)＝I0(λ)exp(-CL0σn(λ))獲得待測汙染物氣體(SO2、NOx)的吸收截面σn(λ)，n＝1，2，3，對吸收截面σn(λ)的處理過程如下1)對含有噪聲吸收截面σn(λ)進行經驗模態分解EMD，得到p個本徵模態函數IMF分量σnq(λ)和趨勢項R(λ)，其中q＝1，2，....p；2)計算各分解尺度下本徵模態函數IMF分量噪聲的均方值σ2nq，根據粗大誤差檢驗的3σ準則，設定各尺度分量IMF的閾值tnq＝3σ2nq，σ2nq計算過程如下σ2nq＝MADnq/0.6745(6)其中，MADnq為第q個本徵模態函數IMF分量的絕對中值偏差，定義為MADnq＝Median(|σnq(λ)-Median(σnq(λ))|)(7)Median表示取中值，3)對吸收截面σn(λ)各尺度下的本徵模態函數IMF分量σnq(λ)進行閾值判別nq^=nq|nq|>tnq0|nq|tnq---(8)式中q＝1，2....p，為降噪後的本徵模態函數IMF分量，4)由降噪後的本徵模態函數IMF分量重構去噪和剔除趨勢項後的差分吸收度n=q=1pnq^---(9).2.—種用於實現權利要求1所述煙氣汙染物濃度的自適應差分吸收光譜測量方法的裝置，包括光源(1)、光纖耦合器(12)、光纖光譜儀(14)及計算機(15)，光纖耦合器(12)通過光纖(13)與光纖光譜儀(14)連接，光纖光譜儀(14)與計算機(15)連接，其特徵在於在光源(1)的出射光光路上依次設有準直透鏡(2)及第一分束鏡(3a)，在經第一分束鏡(3a)反射形成的參考光光路上依次設有參考光透鏡(4)和第二分束鏡(3b)並由第二分束鏡(3b)將參考光反射至光纖耦合器(12)，在經過第一分束鏡(3a)的透射光光路上設有第一反射鏡(5a)，在經過第一反射鏡(5a)反射的反射光光路上設有第二反射鏡(5b)，在經第二反射鏡(5b)反射形成的煙氣測量入射光光路上依次設有第一會聚透鏡(8a)、第一石英玻璃窗(6a)、第二石英玻璃窗(6b)及角反射鏡(7)，在第一石英玻璃窗(6a)與第二石英玻璃窗(6b)之間設有通有待測煙氣的煙道(B)，所述的第二石英玻璃窗(6b)、第一石英玻璃窗(6a)、第一會聚透鏡(8a)及第二反射鏡(5b)位於由角反射鏡(7)反射形成的煙氣測量吸收光譜回程光光路上，經過第一會聚透鏡(8a)的部分煙氣測量吸收光譜回程光依次經過第二反射鏡(5b)、第一反射鏡(5a)及第一分束鏡(3a)反射形成對中光，在所述的對中光光路上依次設有分劃板(10)和目鏡(ll)，在經過第一會聚透鏡(8a)的其餘煙氣測量吸收光譜回程光光路上設有第二會聚透鏡(8b)，經第二會聚透鏡(8b)的其餘煙氣測量回程光透射經過第二分束鏡(3b)並聚焦於光纖耦合器(12)上，所述裝置還包括光擋板(9)，光擋板(9)被連接在一旋轉控制裝置上，旋轉控制裝置使光擋板(9)形成第一停留位置和第二停留位置，所述的第一停留位置位於參考光光路上，所述的第二停留位置位於經過第二聚焦透鏡(8b)的其餘煙氣測量回程光光路上。全文摘要本發明公開了一種煙氣汙染物濃度的自適應差分吸收光譜測量方法及裝置。該方法利用經驗模態分解(EMD)結合3σ準則自適應地確定氣態汙染物吸收度的分解尺度和閾值，充分保留差分吸收度本身的非平穩特徵，有效地降低粉塵產生的背景光譜幹擾，根據降噪和剔除趨勢項後的差分吸收度，對待測的n種汙染物氣體(SO2，NOx)，建立關於n種氣態汙染物濃度C1、C2……Cn的方程組，採用線性最小二乘算法可獲得待測氣體汙染物的濃度。本發明的煙氣汙染物濃度的自適應差分吸收光譜測量裝置包括光源、光纖耦合器、光纖光譜儀、計算機以及由準直透鏡、分束鏡、參考光透鏡、反射鏡、會聚透鏡、光擋板、光纖耦合器、十字分劃板、瞄準目鏡、英玻璃窗和角反射鏡構成的光學系統組成。文檔編號G01N21/31GK101694460SQ200910184860公開日2010年4月14日申請日期2009年10月16日優先權日2009年10月16日發明者姚其兵,宋飛虎,湯光華,王式民,許傳龍申請人:東南大學;